據(jù)美國(guó)《紐約時(shí)報(bào)》網(wǎng)站和路透社近日?qǐng)?bào)道，很難想象企鵝生活在其他地方。但古老企鵝的化石卻在赤道附近出現(xiàn)，而且很多這些史前海鳥早于南極洲冰原的形成。

報(bào)道說，很少有動(dòng)物能像企鵝一樣進(jìn)化到能在殘酷的南極生存。像帝企鵝這樣的物種有層層相疊的隔熱羽毛、排列得很緊密的血管來保持體溫，以及足以抵御接近零下80華氏度（約為零下62攝氏度）風(fēng)寒的腹部。

有了所有這些能適應(yīng)寒冷天氣的能力，很難想象企鵝生活在其他地方。但古老企鵝的化石卻在赤道附近出現(xiàn)，而且很多這些史前海鳥早于南極洲冰原的形成。美國(guó)布魯斯博物館的古生物學(xué)家丹尼爾·克塞普卡說：“它們經(jīng)歷了地球歷史上最熱的時(shí)期，當(dāng)時(shí)赤道的溫度比現(xiàn)在高5華氏度。它們基本上是在無冰環(huán)境中進(jìn)化的?！?/p>

為了確定企鵝是如何從溫暖的熱帶水域過渡到極地海洋的，克塞普卡和他的同事們最近分析了所有現(xiàn)存企鵝的基因組。然而，現(xiàn)代企鵝的基因告訴研究人員的只有這么多。大多數(shù)現(xiàn)代譜系只能追溯至幾百萬年前，無法說明企鵝6000萬年漫長(zhǎng)進(jìn)化歷程中的大部分歷程。

化石記錄

克塞普卡說，超過四分之三的企鵝物種“現(xiàn)在已經(jīng)滅絕”。他還說：“你必須研究化石記錄，否則你只能看到事情的一部分?！?/p>

為了補(bǔ)充現(xiàn)代數(shù)據(jù)，研究人員研究了形形色色的古代海鳥化石。一些史前企鵝穿梭于秘魯附近的熱帶水域，用矛狀的喙來叉魚。其他企鵝的腿很長(zhǎng)，最大的可能有7英尺（約為2.1米）高。有些甚至長(zhǎng)著一片片銹紅色的羽毛。

通過比較現(xiàn)代企鵝和企鵝化石的基因組，研究小組得以重建企鵝的進(jìn)化過程。在周二發(fā)表在《自然·通訊》上的研究結(jié)果中，研究人員找到了幫助企鵝從溫暖水域過渡到極地的基因。這些基因中的一些幫助企鵝增加脂肪，而另一些則將它們萎縮的翅膀塑造成流線型的鰭狀肢。有些基因甚至增強(qiáng)了企鵝的免疫系統(tǒng)，或幫助它們?cè)谏詈撍畷r(shí)忍受低氧。

在秘魯利馬的自然歷史博物館，古生物學(xué)家魯?shù)婪颉に_拉斯研究了一只生活在3600萬年前的巨型企鵝化石的頭蓋骨，這只企鵝大約5英尺高、130磅（約為59千克）重。

研究人員還發(fā)現(xiàn)了一些基因，這些基因有助于微調(diào)企鵝的眼睛，在冰冷的深處能看得見。大多數(shù)鳥類擁有四種類型視錐細(xì)胞，而企鵝的其中一種視錐細(xì)胞是不活躍的，這阻礙了它們看到綠色和紅色的能力。相反，它們的眼睛已經(jīng)適應(yīng)海洋的藍(lán)色。

一些缺失的基因令研究人員備感困惑。雖然現(xiàn)代企鵝吃磷蝦，但這個(gè)研究小組發(fā)現(xiàn)，有證據(jù)表明，它們的祖先缺乏有助于分解甲殼動(dòng)物外殼的基因。這可能是古代企鵝捕食較大獵物的證據(jù)，比如魚和烏賊。企鵝的口感受限制，味覺也有限。它們的味覺受體只能感受咸味和酸味，克塞普卡說：“如果你吃的是魚，那就相當(dāng)不錯(cuò)了。這可能就是它們喜歡沙丁魚的原因。”

變化緩慢

當(dāng)這些變化發(fā)生在古代企鵝身上時(shí)，它們就陷入困境了。基因分析顯示，企鵝的進(jìn)化速度通常是所有鳥類中最慢的。因?yàn)樗鼈兛雌饋砣绱似嫣兀绱司徛淖兓俣人坪趿钊梭@訝。但這它揭示了企鵝豐滿而流線型的身體構(gòu)造是多么成功——數(shù)百萬年來，它的變化只是緩慢的過程。但在南極寒冷的冬季繁殖的帝企鵝是所有企鵝中進(jìn)化速度最快的，這令研究人員推斷，更低的溫度以某種方式加快了企鵝的進(jìn)化。

智利天主教大學(xué)的生態(tài)學(xué)家朱莉安娜·維安納說，這一觀點(diǎn)與企鵝在全球變冷期間向南遷徙是一致的。維安納最近領(lǐng)導(dǎo)了相似的研究，但沒有參與這項(xiàng)新的研究。她說：“它們的進(jìn)化史與歷史上的氣候變化以及冰川作用密切相關(guān)。”

了解企鵝在過去是如何變化的，可能會(huì)為企鵝在更熱的未來如何生存提供線索。新西蘭梅西大學(xué)的古生物學(xué)家、這項(xiàng)新研究報(bào)告的作者丹尼爾·托馬斯說：“氣溫變暖將影響企鵝的生物地理范圍，影響它們賴以為生的食物物種，以及捕食它們的物種?！?/p>

克塞普卡說，雖然這項(xiàng)研究是對(duì)企鵝家族的全面研究，但仍有一種海鳥缺失了——最后一種會(huì)飛的企鵝。這種像海雀的小型鳥類可能生活在古代新西蘭，但它的化石卻難以被發(fā)現(xiàn)。他說：“如果我有一個(gè)愿望的話，那這就是我最想要的東西。”

環(huán)境推動(dòng)

企鵝從飛翔的海鳥進(jìn)化為不能飛翔的海洋居民，它們分布在從寒冷的南極洲一直到熱帶的加拉帕戈斯群島，其進(jìn)化史是動(dòng)物王國(guó)的奇跡之一。

研究人員對(duì)企鵝進(jìn)化史進(jìn)行了迄今為止最詳盡深入的研究，包括確定一系列對(duì)水下視覺、長(zhǎng)時(shí)間潛水、體溫調(diào)節(jié)、飲食和體型等進(jìn)化而言至關(guān)重要的基因。周二他們公布了研究結(jié)果。企鵝的歷史可以追溯到6000多萬年前。

研究人員對(duì)20個(gè)現(xiàn)存的企鵝物種和亞種進(jìn)行了基因組排序。由于已知的企鵝物種中有超過四分之三已經(jīng)滅絕，研究人員還利用骨骼數(shù)據(jù)分析了50種化石物種。

研究人員說，企鵝與信天翁和海燕等海鳥擁有共同的祖先。一開始，企鵝進(jìn)化出了像海雀一樣的潛水能力，然后在適應(yīng)海洋環(huán)境的過程中失去了飛翔能力，成為出色的“游泳者”和“潛水員”。

人們所知的最早的企鵝可以追溯至6100萬年前，也就是導(dǎo)致恐龍滅絕的物種大滅絕事件發(fā)生約500萬年后。

位于美國(guó)康涅狄格州格林尼治的布魯斯博物館的鳥類古生物學(xué)家丹尼爾·克塞普卡說：“在我看來，企鵝是體現(xiàn)重大進(jìn)化轉(zhuǎn)變的典型例子，就像鯨的生活方式進(jìn)化為在水中生活，以及蝙蝠進(jìn)化出飛行能力一樣。”

克塞普卡說：“我們知道企鵝是從會(huì)飛的鳥類進(jìn)化而來的，但這發(fā)生在6000萬年前，我們需要研究化石記錄，以弄清楚這一進(jìn)化過程是何時(shí)、在何處發(fā)生的，以及如何發(fā)生的。此外，企鵝是一種非常惹人喜愛的生物。它們相愛，它們打架，它們偷東西，由于其滑稽的直立姿勢(shì)，所以很容易想象它們擁有和人類一樣的動(dòng)機(jī)。”

這項(xiàng)發(fā)表在《自然·通訊》的新研究闡明，全球氣溫變化和主要洋流的變化是如何成為企鵝進(jìn)化的重要推動(dòng)因素的。

基因突變

克塞普卡說：“我們根據(jù)其基因中留下的鮮明特征估計(jì)了一下，在過去25萬年里每個(gè)企鵝物種的種群數(shù)量是如何波動(dòng)的。冰蓋面積的變化對(duì)企鵝造成了重大影響，那些容易受海冰融化影響的物種也許會(huì)因未來全球變暖而承受痛苦?！?/p>

研究人員還發(fā)現(xiàn)，在鳥類中，企鵝的進(jìn)化速度是迄今為止所探知的最慢的。

企鵝主要生活在南半球，包括生活在南極洲海岸沿線的阿德利企鵝等物種。加拉帕戈斯企鵝是唯一在赤道以北發(fā)現(xiàn)的企鵝物種。

哥本哈根大學(xué)博士后研究員、該研究報(bào)告的第一作者特雷莎·科爾說，這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)了很可能與企鵝獨(dú)特的生理適應(yīng)能力有關(guān)的多種基因。

這些基因表現(xiàn)出了基因突變。突變使其視力對(duì)色彩的感知范圍向光譜中藍(lán)光的方向偏移了。比起紅光，藍(lán)光更能穿透海水，到達(dá)海面下更深的地方，因此企鵝的這一特征有助于其微調(diào)視力，以便適應(yīng)水下低亮度環(huán)境，視覺變得更敏銳。

企鵝身上幫助鳥類分辨出咸味和酸味的基因很活躍。但是，幫助分辨出苦味、甜味和辛辣味的基因已經(jīng)失去了活性。企鵝也許不再需要那些基因了，因?yàn)樗鼈冊(cè)诒涞?、咸咸的海水中覓食，它們通常?huì)吞下整只獵物，比如魚、蝦和魷魚。

企鵝的翅膀骨骼不斷變平、變硬，使其能飛翔的羽毛變短小纖細(xì)，這有助于其將翅膀變成鰭狀肢。它們還縮小了骨骼中空，使骨壁厚度增厚以提高潛水效率，并增強(qiáng)了在肌肉中儲(chǔ)存更多氧氣的能力，以便長(zhǎng)期潛水。

曾經(jīng)，企鵝比現(xiàn)在的物種體型大得多。在5500萬至6000萬年前，生活在新西蘭的一個(gè)企鵝物種比氏庫(kù)米企鵝直立身高約6英尺。而現(xiàn)存體型最大企鵝物種帝企鵝身高大約3英尺。

來源：參考消息網(wǎng)